JPS6394687A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

半導体装置の製造方法

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JPS6394687A
JPS6394687A JP61239212A JP23921286A JPS6394687A JP S6394687 A JPS6394687 A JP S6394687A JP 61239212 A JP61239212 A JP 61239212A JP 23921286 A JP23921286 A JP 23921286A JP S6394687 A JPS6394687 A JP S6394687A
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JP
Japan
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groove
substrate
film
forming
oxide film
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JP61239212A
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Hirohisa Kitaguchi
北口 裕久
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Oki Electric Industry Co Ltd
Original Assignee
Oki Electric Industry Co Ltd
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    • H01L29/66Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/68Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
    • H01L29/76Unipolar devices, e.g. field effect transistors
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    • H01L29/78Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate
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    • H01L29/7802Vertical DMOS transistors, i.e. VDMOS transistors
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    • H01L29/42316Gate electrodes for field effect devices for field-effect transistors
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    • H01L29/4232Gate electrodes for field effect devices for field-effect transistors with insulated gate
    • H01L29/42356Disposition, e.g. buried gate electrode
    • H01L29/4236Disposition, e.g. buried gate electrode within a trench, e.g. trench gate electrode, groove gate electrode

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) この発明は半導体装置の製造方法に関し、詳しくは、V
IVIO8FETの製造方法に関するものである。
(従来の技術〉 従来のVMO8FETの製造方法は電子材料1981年
9月P56〜57に示されており、その方法を8g2図
に示して以下説明する。
第2図(a)において、1はN型シリコン基板であシ、
このシリコン基板1にまずボロン全、次にヒ素を拡散す
ることによう、該基板1の表面側に、拡散深さ2〜3μ
m、シート抵抗1〜2にΩ/口のP型層2(下層)と、
拡散深さ帆4〜1μm、シート抵抗15〜30Ω/口の
N型層3(上層)からなる二重拡散Jf、A ’5?形
成する。
次に、シリコン基板10表面に第2図(b)に示すよう
にフォトレジスト4をコーティングし、このフォトレジ
スト4には通常のフォトリングラフィ工程によシV溝形
成用の1−一口部5を形成する。
次に、そのフォトレジスト4をマスクとしてシリコン基
板1をエツチングすることにより、第2図(c)に示す
ようにシリコン基板1の表面側に、前記二厘拡散JNk
M通してシリコン基板部に到達するV:k(ただし、底
部は平坦)6を形成する。このエツチングは、例えば、
シリコン基板1に(1001全ffl用L、KOHなど
のエッチャントにてエツチングすることにより行われる
次いで、フォトレジスト4を除去した後、1000℃ド
ライ酸素雰囲気にて100分程度酸化を行うことにより
、第1図(d)に示すように前記V溝6の内壁および基
板1表面に750〜1000CA程度のゲート酸化膜7
全形成する。
その後、通常のCVDなどの方法によシポリシリコン層
全形成し、そのポリシリコン層全フォトリングラフィに
よpノゼターニングすることにより、第2図(e)に示
すようにV溝6の内壁に一部基板1表面に延在して、か
つ前記ゲートa化膜7を挾んで、残存ポリシリコン層か
らなるゲートを極8を形成する。
その後、ゲートjvt極8とソース(N型jd3)の配
線を行い、VMO8FETが完成する。
このようにして製造されたV&i0S FETの動作時
のif圧圧印状状態示したのが第3図である。N型シリ
コン基板1をドレインとし、正電圧VpDk印加する。
カットオフ時にはゲート電極8は接地される。
このような使用条件において、Vk6のへの部分は実効
曲率半径が小さくなるため、点線で示す空乏層が該”点
線と1.で示すようにあまシ伸びない。
すなわち、この部分の電界は他の部分と比軟して高くな
り、アバランシェブレークダウンが発生し、ソース拳ド
レイン間耐圧の劣化を生じたシ、またゲート酸化膜7の
電界も増大することによりゲート絶縁不良が発生しやす
くなる。
前記V溝6底部における電界の増大は、■溝6とN型シ
リコン基板部のオーツクーラップ長さく■溝6の基板部
へのはみ出し長さ)ttに大きく依存し、従来は、この
オーバーラツプ長さlzk短くすることで前記電界の増
大を防ぎ、ソース・ドレイン間耐圧の劣化を防いでいる
。また、ゲート絶縁不良については、ゲート酸化膜7金
厚くし、ゲート酸化膜7の耐圧を増大ざゼることで防い
でいる。
繁た、Vk6底部eこおける電界の増大についても、こ
のゲート酸化膜7の厚膜化は効果があり、電界の増大を
防ぐことができる。
(発明が解決しようとする問題点) しかしながら、V溝6エツチングエ程におけるエッチャ
ントのエツチングレートは一定ではなく、エツチングを
行う基板枚数やエツチング回数によシ変化してしまうか
ら、オーバーラツプ長さtzk常に知く正確に制御する
には、エツチングを行う前にテストエツチングを行い、
エラチングレートラ測定してからエツチングを行うこと
や、エツチングを数回に分割してV溝深式全測定しつつ
エツチング作業を行うことなどが必要となり、すなわち
、オーツクーラップ長さt1ヲ短くすることは、高精度
なエツチング制御が必要となって、大量処理ができない
という問題点があった。また、ゲート酸化膜7を厚くす
ることは、MOS FETのgm(相互コンダクタンス
)の劣化を生じさぜる之め、あま勺りくできないという
問題点があった。
この発明は上記の点に鑑みなされたもので、その目的は
、ソース中ドレイン間耐圧の劣化やゲート絶縁不良の発
生しにくいVMO8FETk大量処理により、かつgm
 f劣化させることなく製造できる半導体装釘の製造方
法全提供することにある。
(問題点全解決するための手段) この発明では、■溝底部のみゲート酸化膜全岸く形成す
る。具体的には、半導体基体の表面t(1[に二重拡散
層およびV溝を形成した後、そのV溝の内壁を含む基体
表面に窒化膜を形成し、その窒化膜をエツチングするこ
とによシ該窒化膜を前記■溝の庇部および基体の表面か
らは除去し、■溝の側面にのみ残し、その残存窒化膜全
マスクとして熱酸化することにより前記V ?4の底部
および基体の表面に厚い酸化膜全形成し、その後、前記
残存窒化膜を除去した上で再度熱酸化全行うことによシ
、前記V溝の側面に薄い酸化膜を形成すると同時に前記
厚い酸化膜をより厚くする。
(作 用) 上記のような方法によシV溝底部の酸化膜(V溝底部の
ゲート酸化膜)を厚く形成すると、■溝深さが深くて、
■@と半導体基体部のオーバーラツプ長さが長くても、
ソース・ドレイン間耐圧の劣化やゲート絶縁不良が発生
しにくくなる。また、■溝底部のゲート酸化膜が岸くて
も、■溝側面の酸化膜(ゲート酸化膜)が薄いことによ
シ、gmの劣化はない。
(実施例) 以下この発明の一実施例を第1図を参照して説明する。
第1図(a)において、11はN型シリコン基板であシ
、こΩシリコン基板11にまずボロンを、次にヒX+拡
散することによシ、該基板11の表面側に、拡散深さ2
〜3μm、シート抵抗1〜2KQ/口のP型層12(下
層)と、拡散深さ帆4〜1μ隅。
シート抵抗15〜30Ω/口 のN型層13(上層)か
らなる二重拡散層全形成する。
次に、シリコン基板11の表面に第1図(b)に示すよ
うにフォトレジスト14をコーティングし、このフォト
レジスト14には通常のフォトリングラフィ工程により
v溝形成用の一ロT!1B15t−形成する。
次に、そのフォトレジスト14をマスクとしてシリコン
基板11Thエツチングすることにょシ、第1図(c)
に示すようにシリコン基板110表面側に、前記二重拡
散層を貫通してシリコン基板部に到達するV溝(ただし
、妊′8は平坦)16を形成する。このエツチングは、
例えば、シリコン基板11に面方位(100) ’t−
使用し、KOHなどのエッチャントにてエツチングする
ことによシ行われる。それにより、■溝16は、側面が
54.70の角度で形成される。
次に、7オトレジス)14’に除去した後、■溝16の
内!&ヲ含む基板11表面に第1図(d)に示すように
S i s N4膜(窒化膜)17全通常のCVD法に
よ、9200OA厚程度形成する。
次いで、そのSi3N、膜17を、CFaプラズマによ
るRIEによ、C2000Aエツチングする。すると、
第1図(elに示すように、シリコン基板11の平坦な
表面およびV溝16の平坦な底部のSi3N4膜17(
2000A)は完像に除去されるが、■溝16の角度5
4.7°の側面には下式に示す通シ(2000/ CO
8(54,71−2000) X C08(54,7)
 # 844844AのSi3Nm  膜17が残るこ
とになる。
次いで、900℃ウェット02雰囲気で60分程度酸化
を行う。すると、前記工程でSi3N4膜17が除去さ
れた基板11の表面およびV渦16の底部には、第1図
(f) IIC示すようにxsooA程反の厚い酸化膜
18が形成される。一方、■溝16の側面は、Si3N
4膜17でマスクされるので、酸化膜が形成されない。
次に、熱リン酸により、V1%16側m ノS i 3
 N4膜17をエツチング除去し、第1図(g)に示す
ようにV溝16側面全i出させる。
その後、1000℃ドライ酸素雰囲気にて100分程度
、再度酸化を行う。これによシ、V溝16の側面には第
1同色)に示すように750〜1000A程度の薄い酸
化膜19が形成される。また、■溝16底部および基板
11表面の酸化膜18は、1750〜200OAのよp
厚い酸化膜となる。
次いで、通常のCVDなどの方法によシボリシリコン層
を形成し、そのポリシリコン層をフォトリングラフィに
よりバターニングすることにょシ、第1図(i)に示す
ようにV溝16の内壁に一部基板11表面に延在して、
かつ前記酸化膜18.19(ゲート酸化膜)を挾んで、
残存ポリシリコン層からなるゲート電極20を形成する
その後、ゲート電極20とソース(N型層13)の配f
ilを行い、VMO8FETが完成する。
なお、上記一実施例は、シリコン基板にVMO8FET
 Th形成する場合であるが、同様にして、基板上に堆
積されたエピタキシャル層にVMO8FET全形成する
こともできる。
また、谷部のP、l!:Nの導電型を一実施例とけ逆に
してPチャンネルのVMO8FETとすることもできる
(発明の効果) 以上詳述したように、この発明の製造方法によれば、■
溝底部のゲート酸化膜厚を厚くしたので、■溝深さが深
くてV溝と半導体基体部のオーバーラツプ長さが長くて
も、ソース・ドレイン間耐圧の劣化やゲート絶縁不良が
発生しにくく、高電源電圧動作が可能となる。また、■
溝深さを深くしても前記のように耐圧劣化や絶縁不良が
発生しにくいため、予め、■溝を深くまでエツチングす
るようにエツチング時間を設定することが可能となシ、
それにより高精度なエツチング制御が不安となるので、
大量処理が可能となる。また、■溝底部のゲート酸化膜
を厚くしても、■溝側面のゲート酸化膜は薄くしたので
、gmの劣化も防止できるようになる。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の半導体装動、の製造方法の一実施例
を示す工程断面口、第2図は従来のVMO5FETの製
造方法を示す工程断面図、第3図は従来の方法によシ製
造されたVMO8FETに対する動作時の電圧印加状態
金示す断面図である。 11・・・N型シリコン基板、12・・・P型層、13
・・・N型層、14・・・フォトレジスト、15・・・
開口部、16・’/溝、17 ・・・S is N4膜
、18−・・酸化膜、19・・・酸化膜、20・・・ゲ
ート電極。 特許出願人 沖〜、気工業株式会社 −,135(− 夜来7シ云の二土工断面囚 第2図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 (a)一導電型半導体基体の表面側に、反対導電型の下
    層の拡散層と一導電型の上層の拡散層からなる二重拡散
    層を形成する工程と、 (b)その半導体基体の表面側に、前記二重拡散層を貫
    通して半導体基体部に到達するV溝を形成する工程と、 (c)そのV溝の内壁を含む前記半導体基体の表面に窒
    化膜を形成した後、該窒化膜をエッチングすることによ
    り、該窒化膜をV溝の底部および基体表面からは除去し
    、V溝の側面のみに残す工程と、(d)その残存窒化膜
    をマスクとして熱酸化を行うことにより、前記V溝の底
    部および基体表面に厚い酸化膜を形成する工程と、 (e)その後、前記窒化膜を除去した後、再度熱酸化を
    行うことにより、前記V溝の側面に薄い酸化膜を形成す
    ると同時に、前記厚い酸化膜をより厚くする工程と、 (f)その後、前記V溝の内壁に前記酸化膜を挾んでゲ
    ート電極を形成する工程とを具備してなる半導体装置の
    製造方法。
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